扭力转向
陈凯楠
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前驱车之所以会成为当今量产车的主流,是因为它最大限度地减少了机械空间,让乘客拥有最宽敞的乘坐空间,省略的传动轴也能为厂商节省大量成本。而且对于普通驾驶来说,前轮驱动比后轮驱动有更好的操控性,湿滑的路面...
前驱车之所以会成为当今量产车的主流,是因为它最大限度地减少了机械空间,让乘客拥有最宽敞的乘坐空间,省略的传动轴也能为厂商节省大量成本。而且对于普通驾驶来说,前轮驱动比后轮驱动有更好的操控性,湿滑的路面不容易打滑。但凡事总有利弊。当横置发动机的马力越来越大时,问题逐渐显现。由于FF车辆的传动轴需要负责转向和动力传递,并且由于变速箱的位置,左右传动轴往往有一长一短的设计。当突然从变速箱的输出轴向左右传动轴输出一个较大的扭矩时,会因为扭矩不同而导致车辆的行驶方向发生偏离,这就是所谓的扭转转向。换句话说,造成转向的主要因素是扭矩,而不是驾驶员,因为扭矩输出过大,从而造成车辆转向“没有驾驶员自主性”。2扭转转向的原因为什么左右长度不等的驱动轴会造成扭矩传递的结果不一样?原因是悬架和万向节是罪魁祸首。首先,FF车传动轴的几何位置与轮轴不重合。驱动轴要做两个小弯来连接车轮,万向节负责拐角处的连接。虽然万向节可以改变动力传递的方向,但是万向节不是万能的。在改变驱动轴方向的同时,被改变的驱动轴也会有一定程度的摆动,所以要安装防摆动支点,使其稳定。如果没有支点固定,后驱动轴就会像搅拌器一样摆动。当万向节的前后传动轴不在一条直线上时,万向节必须依靠支点的反作用力将摆动力转化为扭力。但只要控制好万向节的摩擦消耗,万向节的扭矩传递效率是相当高的,尤其是在传动角度变化不大的情况下,摩擦损失造成的左右扭矩差异很小。当左右传动轴长度不等,左右万向节传动角度不同时,影响最大的是防摆支点的力,它与传动角度的正弦函数成正比,在角度接近180度时对角度变化非常敏感。同时,由于这个支点固定在悬架上,悬架具有一定的自由度。汽车在加速时,由于重心后移,车头会略微抬高。此时前减震器被拉伸,传动轴短边的角度变化较大,所以在扭力的作用下前轮伸出幅度比较大。但是很多FF车的前悬挂都是麦弗逊式的,减震器本身就是前轮的支撑轴。如果前轮伸出,外倾角就会改变。如果将传动轴改为两端长度相同,两侧传动角相同,就可以有效抑制这种影响。如果车轮向前伸出时不改变外倾角,扭矩转向的效果不会被过度放大,问题也不会那么严重。简单来说,当发动机动力输出剧烈增加时,万向节因角度不同而传动效率不同,而正是因为发动机动力输出剧烈增加,车速增加,前悬架被拉伸,引起外倾角的微小变化,进一步放大了这个问题,最终导致扭矩转向的发生。现在,问题已经解决了。迈腾半轴的设计目的是为了防止扭力转向时过大的扭矩使半轴断裂。格士图的工程师选择将较长的半轴设计成两段,即增加一个中间传动轴,使两个半轴的长度相等,减弱扭矩转向,这也是当今大多数FF车型采用的设计方法。 3如何避免扭转转向要解决FF车的扭转转向问题,最好让传动轴等长。斯巴鲁的左右对称传动系统就是这种情况。无论前后、左右驱动轴长度相等,还是精准的双横臂、多连杆前悬架,也能抑制外倾角的变化,最大限度减少扭转转向的问题。还可以利用现代电子控制技术,将左右车轮的扭力调节到相对相同,这样也可以大大减少扭力转向的发生。其实在机械结构布局上,前驱车也是可以做到左右半轴长度相等的,只是工厂在设计之初就做了取舍。通常民用车(跑车为了完美操控会斤斤计较,所以不在此范围内)只是为了左右半轴长度相等而修改差速器箱布局,后果会影响发动机位置、形式以及发动机舱空间利用的经济性等。显然是得不偿失的。
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